Theorem zarmxt1 34064

Description: The Zariski topology restricted to maximal ideals is T₁ . (Contributed by Thierry Arnoux, 16-Jun-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
zartop.1	⊢ 𝑆 = (Spec‘𝑅)
zartop.2	⊢ 𝐽 = (TopOpen‘𝑆)
zarmxt1.1	⊢ 𝑀 = (MaxIdeal‘𝑅)
zarmxt1.2	⊢ 𝑇 = (𝐽 ↾t 𝑀)

Assertion

Ref	Expression
zarmxt1	⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝑇 ∈ Fre)

Proof of Theorem zarmxt1

Dummy variables 𝑖 𝑗 𝑘 𝑙 𝑚 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		zartop.1	. . . 4 ⊢ 𝑆 = (Spec‘𝑅)
2		zartop.2	. . . 4 ⊢ 𝐽 = (TopOpen‘𝑆)
3	1, 2	zartop 34060	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝐽 ∈ Top)
4		zarmxt1.1	. . . 4 ⊢ 𝑀 = (MaxIdeal‘𝑅)
5	4	fvexi 6841	. . 3 ⊢ 𝑀 ∈ V
6		zarmxt1.2	. . . 4 ⊢ 𝑇 = (𝐽 ↾t 𝑀)
7		resttop 23143	. . . 4 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑀 ∈ V) → (𝐽 ↾t 𝑀) ∈ Top)
8	6, 7	eqeltrid 2843	. . 3 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑀 ∈ V) → 𝑇 ∈ Top)
9	3, 5, 8	sylancl 592	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝑇 ∈ Top)
10		eqid 2739	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (LSSum‘(mulGrp‘𝑅)) = (LSSum‘(mulGrp‘𝑅))
11	10	mxidlprm 33553	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅)) → 𝑚 ∈ (PrmIdeal‘𝑅))
12	11	ex 413	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅) → 𝑚 ∈ (PrmIdeal‘𝑅)))
13	12	ssrdv 3921	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (MaxIdeal‘𝑅) ⊆ (PrmIdeal‘𝑅))
14	13	adantr 481	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → (MaxIdeal‘𝑅) ⊆ (PrmIdeal‘𝑅))
15		eqid 2739	. . . . . . 7 ⊢ (PrmIdeal‘𝑅) = (PrmIdeal‘𝑅)
16	14, 4, 15	3sstr4g 3968	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑀 ⊆ (PrmIdeal‘𝑅))
17		sseq2 3941	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑗 = 𝑙 → (𝑖 ⊆ 𝑗 ↔ 𝑖 ⊆ 𝑙))
18	17	cbvrabv 3401	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗} = {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑙}
19		sseq1 3940	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑖 = 𝑘 → (𝑖 ⊆ 𝑙 ↔ 𝑘 ⊆ 𝑙))
20	19	rabbidv 3398	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑖 = 𝑘 → {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑙} = {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑘 ⊆ 𝑙})
21	18, 20	eqtrid 2786	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑖 = 𝑘 → {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗} = {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑘 ⊆ 𝑙})
22	21	cbvmptv 5176	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) = (𝑘 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑘 ⊆ 𝑙})
23	1, 2, 15, 22	zartopn 34059	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → (𝐽 ∈ (TopOn‘(PrmIdeal‘𝑅)) ∧ ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) = (Clsd‘𝐽)))
24	23	adantr 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → (𝐽 ∈ (TopOn‘(PrmIdeal‘𝑅)) ∧ ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) = (Clsd‘𝐽)))
25	24	simpld 495	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝐽 ∈ (TopOn‘(PrmIdeal‘𝑅)))
26		toponuni 22897	. . . . . . 7 ⊢ (𝐽 ∈ (TopOn‘(PrmIdeal‘𝑅)) → (PrmIdeal‘𝑅) = ∪ 𝐽)
27	25, 26	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → (PrmIdeal‘𝑅) = ∪ 𝐽)
28	16, 27	sseqtrd 3951	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑀 ⊆ ∪ 𝐽)
29		simpl 483	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑅 ∈ CRing)
30	29	crngringd 20218	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑅 ∈ Ring)
31		simpr 485	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ ∪ 𝑇)
32	6	unieqi 4850	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ∪ 𝑇 = ∪ (𝐽 ↾t 𝑀)
33	31, 32	eleqtrdi 2849	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ ∪ (𝐽 ↾t 𝑀))
34	3	adantr 481	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝐽 ∈ Top)
35		eqid 2739	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ∪ 𝐽 = ∪ 𝐽
36	35	restuni 23145	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐽 ∈ Top ∧ 𝑀 ⊆ ∪ 𝐽) → 𝑀 = ∪ (𝐽 ↾t 𝑀))
37	34, 28, 36	syl2anc 590	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑀 = ∪ (𝐽 ↾t 𝑀))
38	33, 37	eleqtrrd 2842	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ 𝑀)
39	38, 4	eleqtrdi 2849	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅))
40		eqid 2739	. . . . . . . . . 10 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
41	40	mxidlidl 33546	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅)) → 𝑚 ∈ (LIdeal‘𝑅))
42	30, 39, 41	syl2anc 590	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ (LIdeal‘𝑅))
43		eqid 2739	. . . . . . . . . 10 ⊢ (LIdeal‘𝑅) = (LIdeal‘𝑅)
44	22, 43	zarclssn 34057	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ (LIdeal‘𝑅)) → ({𝑚} = ((𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})‘𝑚) ↔ 𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅)))
45	44	biimpar 478	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ (LIdeal‘𝑅)) ∧ 𝑚 ∈ (MaxIdeal‘𝑅)) → {𝑚} = ((𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})‘𝑚))
46	29, 42, 39, 45	syl21anc 843	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} = ((𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})‘𝑚))
47	22	funmpt2 6524	. . . . . . . 8 ⊢ Fun (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})
48		fvex 6840	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (PrmIdeal‘𝑅) ∈ V
49	48	rabex 5267	. . . . . . . . . 10 ⊢ {𝑙 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑘 ⊆ 𝑙} ∈ V
50	49, 22	dmmpti 6629	. . . . . . . . 9 ⊢ dom (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) = (LIdeal‘𝑅)
51	42, 50	eleqtrrdi 2850	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → 𝑚 ∈ dom (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}))
52		fvelrn 7017	. . . . . . . 8 ⊢ ((Fun (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) ∧ 𝑚 ∈ dom (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})) → ((𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})‘𝑚) ∈ ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}))
53	47, 51, 52	sylancr 593	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → ((𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗})‘𝑚) ∈ ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}))
54	46, 53	eqeltrd 2839	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} ∈ ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}))
55	24	simprd 496	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → ran (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖 ⊆ 𝑗}) = (Clsd‘𝐽))
56	54, 55	eleqtrd 2841	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} ∈ (Clsd‘𝐽))
57	38	snssd 4718	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} ⊆ 𝑀)
58	35	restcldi 23156	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ⊆ ∪ 𝐽 ∧ {𝑚} ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ {𝑚} ⊆ 𝑀) → {𝑚} ∈ (Clsd‘(𝐽 ↾t 𝑀)))
59	28, 56, 57, 58	syl3anc 1379	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} ∈ (Clsd‘(𝐽 ↾t 𝑀)))
60	6	fveq2i 6830	. . . 4 ⊢ (Clsd‘𝑇) = (Clsd‘(𝐽 ↾t 𝑀))
61	59, 60	eleqtrrdi 2850	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑚 ∈ ∪ 𝑇) → {𝑚} ∈ (Clsd‘𝑇))
62	61	ralrimiva 3131	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → ∀𝑚 ∈ ∪ 𝑇{𝑚} ∈ (Clsd‘𝑇))
63		eqid 2739	. . 3 ⊢ ∪ 𝑇 = ∪ 𝑇
64	63	ist1 23304	. 2 ⊢ (𝑇 ∈ Fre ↔ (𝑇 ∈ Top ∧ ∀𝑚 ∈ ∪ 𝑇{𝑚} ∈ (Clsd‘𝑇)))
65	9, 62, 64	sylanbrc 589	1 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝑇 ∈ Fre)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1547   ∈ wcel 2119  ∀wral 3053  {crab 3391  Vcvv 3431   ⊆ wss 3883  {csn 4555  ∪ cuni 4838   ↦ cmpt 5153  dom cdm 5618  ran crn 5619  Fun wfun 6479  ‘cfv 6485  (class class class)co 7356  Basecbs 17170   ↾_t crest 17374  TopOpenctopn 17375  LSSumclsm 19600  mulGrpcmgp 20112  Ringcrg 20205  CRingccrg 20206  LIdealclidl 21199  Topctop 22876  TopOnctopon 22893  Clsdccld 22999  Frect1 23290  PrmIdealcprmidl 33518  MaxIdealcmxidl 33542  Speccrspec 34046

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2711  ax-rep 5199  ax-sep 5218  ax-nul 5228  ax-pow 5294  ax-pr 5362  ax-un 7678  ax-ac2 10376  ax-cnex 11085  ax-resscn 11086  ax-1cn 11087  ax-icn 11088  ax-addcl 11089  ax-addrcl 11090  ax-mulcl 11091  ax-mulrcl 11092  ax-mulcom 11093  ax-addass 11094  ax-mulass 11095  ax-distr 11096  ax-i2m1 11097  ax-1ne0 11098  ax-1rid 11099  ax-rnegex 11100  ax-rrecex 11101  ax-cnre 11102  ax-pre-lttri 11103  ax-pre-lttrn 11104  ax-pre-ltadd 11105  ax-pre-mulgt0 11106

This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2718  df-cleq 2731  df-clel 2814  df-nfc 2888  df-ne 2935  df-nel 3039  df-ral 3054  df-rex 3064  df-rmo 3344  df-reu 3345  df-rab 3392  df-v 3433  df-sbc 3724  df-csb 3832  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3903  df-nul 4262  df-if 4455  df-pw 4531  df-sn 4556  df-pr 4558  df-tp 4560  df-op 4562  df-uni 4839  df-int 4878  df-iun 4923  df-iin 4924  df-br 5073  df-opab 5135  df-mpt 5154  df-tr 5180  df-id 5513  df-eprel 5518  df-po 5526  df-so 5527  df-fr 5571  df-se 5572  df-we 5573  df-xp 5624  df-rel 5625  df-cnv 5626  df-co 5627  df-dm 5628  df-rn 5629  df-res 5630  df-ima 5631  df-pred 6252  df-ord 6313  df-on 6314  df-lim 6315  df-suc 6316  df-iota 6441  df-fun 6487  df-fn 6488  df-f 6489  df-f1 6490  df-fo 6491  df-f1o 6492  df-fv 6493  df-isom 6494  df-riota 7313  df-ov 7359  df-oprab 7360  df-mpo 7361  df-rpss 7666  df-om 7807  df-1st 7931  df-2nd 7932  df-frecs 8221  df-wrecs 8252  df-recs 8301  df-rdg 8339  df-1o 8395  df-oadd 8399  df-er 8633  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-fi 9314  df-dju 9816  df-card 9854  df-ac 10029  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-nn 12166  df-2 12235  df-3 12236  df-4 12237  df-5 12238  df-6 12239  df-7 12240  df-8 12241  df-9 12242  df-n0 12429  df-z 12516  df-dec 12636  df-uz 12780  df-fz 13453  df-struct 17108  df-sets 17125  df-slot 17143  df-ndx 17155  df-base 17171  df-ress 17192  df-plusg 17224  df-mulr 17225  df-sca 17227  df-vsca 17228  df-ip 17229  df-tset 17230  df-ple 17231  df-rest 17376  df-topn 17377  df-0g 17395  df-topgen 17397  df-mre 17539  df-mgm 18599  df-sgrp 18678  df-mnd 18694  df-submnd 18743  df-grp 18903  df-minusg 18904  df-sbg 18905  df-subg 19090  df-cntz 19283  df-lsm 19602  df-cmn 19748  df-abl 19749  df-mgp 20113  df-rng 20125  df-ur 20154  df-ring 20207  df-cring 20208  df-subrg 20542  df-lmod 20852  df-lss 20922  df-lsp 20962  df-sra 21163  df-rgmod 21164  df-lidl 21201  df-rsp 21202  df-lpidl 21315  df-top 22877  df-topon 22894  df-bases 22929  df-cld 23002  df-t1 23297  df-prmidl 33519  df-mxidl 33543  df-idlsrg 33584  df-rspec 34047

This theorem is referenced by: (None)